CN115103987A - 热源侧单元的热交换器以及具备该热交换器的热泵装置 - Google Patents

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CN115103987A CN202080092364.0A CN202080092364A CN115103987A CN 115103987 A CN115103987 A CN 115103987A CN 202080092364 A CN202080092364 A CN 202080092364A CN 115103987 A CN115103987 A CN 115103987A
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Abstract

热源侧单元的热交换器具有：热交换单元，其在风路方向上至少设置有三列以上由沿上下方向排列的多个传热管构成的传热管组；液体侧连接管，其成为液相或气液两相的制冷剂的出入口；以及分配器，其向构成热交换单元的多个制冷剂流路分配制冷剂。热交换单元在传热管组中的至少两列传热管组中，在该传热管组的至少位于最下部的传热管的一端连接有液体侧连接管，在另一端连接有分配器。

Description

热源侧单元的热交换器以及具备该热交换器的热泵装置
技术领域
本公开涉及能够抑制在热交换单元的最下部冻结的冰的生长的热源侧单元的热交换器以及具备该热交换器的热泵装置。
背景技术
热泵装置的热源侧单元具备在空气与制冷剂之间进行热交换的热交换器。热交换器具备由多个传热管构成的热交换单元。热交换单元一般是配置于上风侧和下风侧而成为两列的结构。然而，最近为了提高热交换效率，而利用将热交换单元在风路方向上排列三列以上的结构。
而且，热泵装置的热源侧单元在作为蒸发器使用的情况下，由于制冷剂的蒸发温度比周围的空气温度低，因此空气中的水分在翅片的表面结露，该结露水顺着翅片滞留在热交换器的下部以及壳体的底板上。而且，滞留的结露水当外部空气成为冰点以下时有可能冻结。冻结的冰随着时间而生长，有可能损伤热交换器的下部。因此在热源侧单元中，优选使冻结的冰解冻而能够抑制冰的生长的结构。
例如，专利文献1公开的制冷装置的热源侧单元的热交换器构成为具有：多个翅片、沿上下方向排列而形成第一列的多个第一传热管、沿上下方向排列而形成第二列的多个第二传热管、沿上下方向排列而形成第三列的多个第三传热管、液体侧连接管、气体侧连接管、以及使制冷剂分流的分流器。第一传热管位于外部空气的流动的上风侧。第三传热管位于外部空气的流动的下风侧。第二传热管位于第一传热管与第三传热管之间。
位于第一列的最下部的第一传热管、位于第二列的最下部的第二传热管、以及位于第三列的最下部的第三传热管相互连接而形成第一流路。液体侧连接管与位于第一列的最下部的第一传热管连接。分流器与位于第三列的最下部的第三传热管连接。在热交换器作为蒸发器发挥功能的情况下，比较高温的制冷剂从液体侧连接管向第一传热管流入，经过第二传热管、第三传热管向分流器流动。分流器从液体侧连接管向第一流路流动，使流出第一流路的制冷剂向四个支管分流。除了形成第一流路的第一传热管、第二传热管以及第三传热管以外，其他第一传热管、第二传热管以及第三传热管形成供从多个支管分别流出的制冷剂流动的四个分支流路。从四个分支流路流出的制冷剂在流入气体侧集管而合流后，向气体侧连接管流出。
专利文献1：日本特开2015-141009号公报
在上述专利文献1的热交换器中，位于各列的最下部的第一传热管、第二传热管以及第三传热管相互连接而以一根流路构成，比较高温的制冷剂从液体侧连接管流入第一传热管，并经过第二传热管、第三传热管向分流器流动。一般来说，若在位于热交换器的最下部的传热管流动的制冷剂的温度高于0℃，则有可能抑制热交换器的冻结。然而，在该热交换器中，在从液体侧连接管流入的比较高温的制冷剂，从第一传热管向第三传热管流动时，由于配管的压力损失和热交换而使制冷剂温度降低，因此有可能无法获得充分的解冻效果。
发明内容
本公开是为了解决上述那样的课题所做出的，目的在于提供一种在热交换器作为蒸发器发挥功能时，使在热交换单元的最下部冻结的冰解冻，从而能够抑制冰的生长的热源侧单元的热交换器以及具备该热交换器的备的热泵装置。
本公开的热源侧单元的热交换器具有：热交换单元，其在风路方向上至少设置有三列以上由沿上下方向排列的多个传热管构成的传热管组；液体侧连接管，其成为液相或气液两相的制冷剂的出入口；以及分配器，其向构成所述热交换单元的多个制冷剂流路分配制冷剂，所述热交换单元在所述传热管组中的至少两列传热管组中，在该传热管组的至少位于最下部的传热管的一端连接有所述液体侧连接管，在另一端连接有所述分配器。
本公开的热泵装置具备制冷剂回路，该制冷剂回路将压缩机、负载侧热交换器、膨胀机构、上述热源侧单元的热交换器用配管依次连接而供制冷剂循环。
根据本公开的热源侧单元的热交换器以及具备该热交换器的热泵装置，在至少两列传热管组中，该传热管组的至少位于最下部的传热管的一端连接有液体侧连接管，在另一端连接有分配器。因此，在热交换器作为蒸发器发挥功能时，能够使从液体侧连接管流入的比较高温的制冷剂流入位于最下部的各传热管，因此能够抑制在热交换单元的最下部冻结的冰的生长。
附图说明
图1是本实施方式1的热泵装置的制冷剂回路图。
图2是本实施方式1的热泵装置的热源侧单元，且以省略一部分构成要素的状态表示的立体图。
图3是示意地表示本实施方式1的热泵装置的热源侧热交换器的说明图。
图4是示意地表示本实施方式2的热泵装置的热源侧热交换器的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外，在各图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记，并适当地省略或简化其说明。另外，关于各图所记载的结构，其形状、大小以及配置等能够适当地变更。
实施方式1.
图1是本实施方式1的热泵装置的制冷剂回路图。图2是本实施方式1的热泵装置的热源侧单元，且以省略一部分构成要素的状态表示的立体图。
如图1所示，本实施方式1的热泵装置100具备热源侧单元200和负载侧单元300，例如进行空气调节或供热水等。而且，热泵装置100具有制冷剂回路400，该制冷剂回路400将压缩机10、流路切换装置11、热源侧热交换器12、膨胀机构13以及负载侧热交换器14利用气体侧配管15和液体侧配管16依次连接而供制冷剂循环。压缩机10、流路切换装置11、热源侧热交换器12以及膨胀机构13设置于热源侧单元200。负载侧热交换器14设置于负载侧单元300。
热源侧单元200如图1以及图2所示，在形成外轮廓的壳体201的内部收容有压缩机10、流路切换装置11、热源侧热交换器12以及膨胀机构13。压缩机10以及热源侧热交换器12设置于壳体201的底板201a的上表面。
压缩机10将吸入的制冷剂压缩并以高温高压的状态排出。作为一个例子，压缩机10是能够使运转容量可变的结构，并且是由马达驱动的容积式压缩机，该马达由逆变器控制。
作为一个例子，流路切换装置11为四通阀，具有切换制冷剂的流路的功能。具体而言，流路切换装置11在热源侧热交换器12作为冷凝器发挥功能的情况下，以将压缩机10的制冷剂排出侧与热源侧热交换器12的气体侧连接，并且将压缩机10的制冷剂吸入侧与负载侧热交换器14的气体侧连接的方式，切换制冷剂流路。另外，流路切换装置11在热源侧热交换器12作为蒸发器发挥功能的情况下，以将压缩机10的制冷剂排出侧与负载侧热交换器14的气体侧连接，并且将压缩机10的制冷剂吸入侧与热源侧热交换器12的气体侧连接的方式切换制冷剂流路。另外，流路切换装置11例如也可以将二通阀或三通阀组合而构成。
热源侧热交换器12例如在制冷运转时作为冷凝器发挥功能，在从压缩机10排出的制冷剂与空气之间进行热交换。另外，热源侧热交换器12例如在制热运转时作为蒸发器发挥功能，在从膨胀机构13流出的制冷剂与空气之间进行热交换。热源侧热交换器12通过送风机吸入室外空气，将在与制冷剂之间进行热交换后的空气向室外排出。
膨胀机构13使在制冷剂回路内流动的制冷剂减压并膨胀，作为一个例子，由开度可变地控制的电子膨胀阀构成。
负载侧热交换器14例如在制冷运转时作为蒸发器发挥功能，在从膨胀机构13流出的制冷剂与空气之间进行热交换。另外，负载侧热交换器14例如在制热运转时作为冷凝器发挥功能，在从压缩机10排出的制冷剂与空气之间进行热交换。负载侧热交换器14通过送风机吸入室内空气，将在与制冷剂之间进行热交换后的空气向室内供给。
接下来，参照图2并且基于图3对热源侧热交换器12的结构进行说明。图3是示意地表示本实施方式1的热泵装置的热源侧热交换器的说明图。图3中示出的空心箭头表示风路方向X。
如图3所示，热源侧热交换器12具有：热交换单元1，其在风路方向X上设置有三列由沿上下方向排列的多个传热管3构成的传热管组(3A～3C)；分配器5，其向构成热交换单元1的多个制冷剂流路(4a～4c)分配制冷剂；以及液体侧连接管6，其成为液相或气液两相的制冷剂的出入口。
如图2以及图3所示，热交换单元1是具备多枚翅片2、和由沿上下方向排列的多个传热管3构成的传热管组(3A～3C)的翅片管型(交叉翅片型)。翅片2例如由铝合金等金属材料形成，与传热管3接触而使传热面积增大。翅片2以板状的面成为大致平行的方式在与风路方向X大致正交的方向上隔开间隔地并排配置。
传热管组(3A～3C)具有从下风侧起依次配置的第一列传热管组3A、第二列传热管组3B以及第三列传热管组3C，沿着风路方向X由三列构成。第一列传热管组3A由沿上下方向排列的多个传热管(30a～30e)构成。第二列传热管组3B由沿上下方向排列的多个传热管(31a～31e)构成。第三列传热管组3C由沿上下方向排列的多个传热管(32a～32e)构成。另外，传热管组(3A～3C)也可以在风路方向X上设置有三列以上。另外，为了便于图示而将各列传热管记载为5个，但实际上由5个以上的传热管构成。
传热管3例如由铝合金等金属材料形成，在内部形成有供制冷剂通过的流路。传热管组(3A～3C)在位于第一列传热管组3A和第三列传热管组3C的最下部的传热管30a以及32a的一端连接有液体侧连接管6，在另一端连接有分配器5。在图示例中位于第一列传热管组3A的最下部的传热管30a与位于第二列传热管组3B的最下部的传热管31a连接，在传热管30a连接有液体侧连接管6，在传热管31a连接有分配器5。位于第三列传热管组3C的最下部的传热管32a在一端连接有液体侧连接管6，在另一端连接有分配器5。
在热交换单元1中，除了位于传热管组(3A～3C)的最下部的传热管(30a、31a、32a)以外，在风路方向X上相邻的各列传热管相互连接，而在上下方向形成多个制冷剂流路(4a～4c)。关于各制冷剂流路(4a～4c)，第三列传热管组3C的各传热管(32b～32e)与分配器5分别连接，第一列传热管组3A的各传热管(30b～30e)与气体侧配管15分别连接。另外，第一列传热管组3A的各传热管(30b～30e)与气体侧配管15也可以经由气体连接管而连接。
另外，热交换单元1在两列传热管组(3A～3C)中，在传热管组(3A～3C)的至少位于最下部的传热管(30a～32a)的一端连接有液体侧连接管6，在另一端连接有分配器5即可，并不限定于图示的结构。虽然省略了图示，但例如热交换单元1也可以构成为在位于第一列传热管组3A的最下部的传热管30a的一端和位于第二列传热管组3B的最下部的传热管30b的一端连接有液体侧连接管6，在该传热管30a的另一端和该传热管30b的另一端连接有分配器5。另外，位于第一列传热管组3A的最下部的传热管30a不一定必需与位于第二列传热管组3B的最下部的传热管31a连接，也可以构成为在一端连接有液体侧连接管6，在另一端连接有分配器5。
另外，虽然省略了图示，但热交换单元1也可以构成为在最下部的传热管(30a、31a、32a)、和位于从该最下部起第二个传热管(30b、31b、32b)、或位于从该最下部起第三个传热管(30c、31c、32c)分别连接液体侧连接管6和分配器5。或者，热交换单元1也可以构成为在从最下部到第三个为止的所有传热管(30a～30c、31a～31c、32a～32c)分别连接有液体侧连接管6和分配器5。在该情况下，可以构成为在每个传热管连接有液体侧连接管6和分配器5，也可以构成为将在上下方向或风路方向X上相邻的传热管彼此连接，并在所连接的组的传热管连接有液体侧连接管6和分配器5。另外，虽然对位于从最下部起第二个以及第三个传热管进行了说明，但即使是位于从最下起第四个传热管也能够同样地实施。
液体侧连接管6将液体侧配管16与传热管(30a、32a)连接。液体侧连接管6例如由两个支管构成。另外，液体侧连接管6可以作为液体侧配管16的一部分构成，也可以作为与液体侧配管16分体的部件构成。
分配器5具有分配器主体50、将分配器主体50与传热管(30a、32a)连接的流入管51、以及分别与分配器主体50连接的多个细管52。细管52例如由毛细管构成。细管52分别连接于第三列传热管组3C的传热管(32a～32e)中的除了最下部以外的传热管(32b～32e)的一端。经由流入管51流入到分配器主体50的制冷剂，由分配器主体50向各细管52分配，在细管52被减压后，流入到各制冷剂路径(4a～4c)。另外，分配器5不限定于图示的结构，只要能够向构成热交换单元1的多个制冷剂流路(4a～4c)分配制冷剂，则可以为其他方式。
在此，热泵装置100的热源侧单元200，在作为蒸发器使用的情况下，制冷剂的蒸发温度比周围的空气温度低，因此空气中的水分在翅片2的表面结露，该结露水顺着翅片2滞留在热交换器12的下部以及壳体201的底板201a的上表面。然后，滞留的结露当外部空气成为冰点以下时有可能冻结。冻结的冰随着时间而生长，有可能损伤热交换器12的下部。
因此，在本实施方式1的热源侧单元200的热交换器12中，具有：热交换单元1，其在风路方向X上设置有至少三列以上由沿上下方向排列的多个传热管3构成的传热管组(3A～3C)；液体侧连接管6，其成为液相或气液两相的制冷剂的出入口；以及分配器5，其向构成热交换单元1的多个制冷剂流路(4a～4c)分配制冷剂。热交换单元1在传热管组(3A～3C)中的至少两列的传热管组(3A、3C)中，在该传热管组(3A、3C)的至少位于最下部的传热管(30a、31a、32a)的一端连接有液体侧连接管6，在另一端连接有分配器5。
即，在本实施方式1的热源侧单元200的热交换器12中，在作为蒸发器发挥功能时，能够使从液体侧连接管6流动的比较高温的制冷剂流入分配器5并在细管52被减压之前，流入热交换单元1的最下部的传热管(30a、31a、32a)。因此，在本实施方式1的热源侧单元200的热交换器12中，在冰点以下的外部空气条件下，能够使从液体侧连接管6流入的比较高温的制冷剂流入位于最下部的传热管(30a、31a、32a)，能够促进解冻，从而能够抑制在热交换单元1的最下部冻结的冰的生长。
另外，在本实施方式1的热源侧单元200的热交换器12中，在作为冷凝器发挥功能时，从气体侧配管15经过各制冷剂流路(4a～4c)后的制冷剂，经由分配器5而通过位于最下部的传热管(30a、31a、32a)并流入液体侧配管16，因此能够减小过冷却区域，从而也能够抑制能力的降低。
实施方式2.
接下来，基于图4对本实施方式2的热源侧单元200的热交换器12进行说明。图4是示意地表示本实施方式2的热泵装置的热源侧热交换器的说明图。图4中示出的空心箭头表示风路方向X。另外，对于与在实施方式1中说明的热源侧单元200的热交换器12相同的构成要素，标注相同的附图标记，并适当地省略其说明。
在本实施方式2的热源侧单元200的热交换器12中，在第一列传热管组3A、第二列传热管组3B以及第三列传热管组3C的位于最下部的传热管(30a、31a、32a)的各自的一端连接有液体侧连接管6，在各自的另一端连接有分配器5。另外，液体侧连接管6由将液体侧配管16与传热管(30a、31a、32a)连接的三个支管构成。
即，在该热源侧热交换器12中，能够使在液体侧连接管6中流动的比较高温的制冷剂直接流入位于最下部的所有的传热管(30a、31a、32a)，因此能够均匀且大范围地促进解冻，从而能够抑制热交换单元1的冻结。
另外，虽然省略了图示，但热交换单元1也可以构成为在最下部的传热管(30a、31a、32a)、和位于从该最下部起第二个传热管(30b、31b、32b)或位于从该最下部起第三个传热管(30c、31c、32c)分别连接有液体侧连接管6和分配器5。或者，热交换单元1也可以构成为在从最下部到第三个为止的所有的传热管(30a～30c、31a～31c、32a～32c)分别连接有液体侧连接管6和分配器5。在该情况下，可以构成为在每个传热管连接有液体侧连接管6和分配器5，也可以构成为将在上下方向或风路方向X上相邻的传热管彼此连接，并在所连接的组的传热管连接有液体侧连接管6和分配器5。另外，虽然对位于从最下部起第二个以及第三个传热管进行了说明，但即使是位于从最下部起第四个以上的传热管也能够同样地实施。
以上，基于实施方式1以及2对热源侧单元200的热交换器12以及具备该热交换器12的热泵装置100进行了说明，但热源侧单元200的热交换器12以及热泵装置100并不限定于上述的实施方式的结构。例如，热源侧单元200的热交换器12以及热泵装置100不限定于上述的构成要素，也可以包括其他构成要素。另外，热交换单元1不限定于图示的翅片管型(交叉翅片型)的结构，也可以是其他方式。总之，热源侧单元200的热交换器12以及热泵装置100在不脱离其技术思想的范围内，包括本领域技术人员通常进行的设计变更以及应用的变化的范围。
附图标记说明
1...热交换单元；2...翅片；3...传热管；3A...第一列传热管组；3B...第二列传热管组；3C...第三列传热管组；4a、4b、4c...制冷剂流路；5...分配器；6...液体侧连接管；10...压缩机；11...流路切换装置；12...热源侧热交换器；13...膨胀机构；14...负载侧热交换器；15...气体侧配管；16...液体侧配管；30a～30e...传热管；31a～31e...传热管；32a～32e...传热管；50...分配器主体；51...流入管；52...细管；100...热泵装置；200...热源侧单元；201...壳体；201a...底板；300...负载侧单元；400...制冷剂回路。

Claims (4)

1.一种热源侧单元的热交换器，其特征在于，具有：
热交换单元，其在风路方向上至少设置有三列以上由沿上下方向排列的多个传热管构成的传热管组；
液体侧连接管，其成为液相或气液两相的制冷剂的出入口；以及
分配器，其向构成所述热交换单元的多个制冷剂流路分配制冷剂，
所述热交换单元在所述传热管组中的至少两列传热管组中，在该传热管组的至少位于最下部的传热管的一端连接有所述液体侧连接管，在另一端连接有所述分配器。
2.根据权利要求1所述的热源侧单元的热交换器，其特征在于，
所述传热管组从下风侧起依次由第一列传热管组、第二列传热管组、第三列传热管组的三列构成，
在所述第一列传热管组、所述第二列传热管组以及所述第三列传热管组的至少位于最下部的传热管，连接有所述液体侧连接管。
3.根据权利要求1或2所述的热源侧单元的热交换器，其特征在于，
所述分配器具有与构成所述热交换单元的多个制冷剂流路连接的细管。
4.一种热泵装置，其特征在于，
具备制冷剂回路，其将压缩机、负载侧热交换器、膨胀机构、权利要求1～3中的任一项所述的热源侧单元的热交换器用配管依次连接而供制冷剂循环。
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